cr元素对相变诱导塑性钢组织性能的影响

cr元素对相变诱导塑性钢组织性能的影响

随着汽车重量、重量和生产成本的提高，高强度、低重量和生产能力是汽车的发展方向。这就要求汽车结构的钢高硬件积大（即梁和断后的延长率）。1材料和方法1.1材料表面采用两种合金成分的TRIP钢,其合金组成见表1。1.2扩散复位工艺首先对钢锭进行扩散退火,以消除或减轻轧后带状组织。退火工艺为:加热温度1250℃,保温时间3h后随炉冷却,450℃出炉。1.3精轧过程工艺。在第5道粗轧时将钢锭加热至1180℃,保温1.5h,开轧温度980℃,终轧温度900℃,道次压下量小于等于20%,7道次完成。层流冷却至650℃,最终轧制成20mm×150mm×150mm的板坯。随后进行精轧工艺。精轧时板坯加热至1180℃,保温一段时间(1#钢保温时间为45min,2#钢保温时间为75min),开轧温度1100℃,终轧温度800℃,层流冷却至600℃。热轧到4mm后,再将板材冷轧到1mm。1.4连续火力处理为了更合理有效地设定连续退火参数,连续退火之前先确定两种合金钢的临界相变点A1.4.1cct曲线的确定通过Formastor全自动相变仪测得两种TRIP钢的临界点结果如下:2#钢:A测定静态CCT曲线对制定连续退火工艺有很大的指导意义。对于TRIP钢而言,静态CCT测定的特殊之处在于:(1)用静态CCT曲线代替TTT曲线,对生产更有意义。虽然TRIP钢的连退工艺基本上是一个中温区等温退火试验,但基于以下考虑:a.工业生产中连退生产线的冷却速度一般低于40℃/s,钢中奥氏体在冷却过程中已经发生了相变,有附生铁素体生成,此时奥氏体符合连续冷却转变规律;b.生成附生铁素体后,贝氏体区域的位置将发生变化,因此典型的TTT曲线并不具备精确的指导意义,静态CCT曲线基本上能够显示等温退火时的贝氏体区大体范围。(2)为使CCT曲线更接近于工业生产的工艺过程,对制定连续退火具有更精确的指导意义,在测定CCT曲线时,退火温度确定在临界区。1#和2#钢均取800℃为临界区(部分)奥氏体化温度。图1a为1#钢的静态CCT曲线,图1b为2#钢的静态CCT曲线。从图1a中1#TRIP钢的静态CCT曲线可以看出,无珠光体生成的最小冷速是15℃/s,为了避免连续退火过程中生成珠光体,应采取15℃/s以上的冷却速度。但是从稳定过冷奥氏体的角度来考虑,应在不生成珠光体的前提下,尽量取较小的冷却速度。将2#钢与1#钢的静态CCT相比较,可以看出2#钢的珠光体出现的时间比1#钢晚。另外,将2#与1#钢的静态CCT相对照,还可以看出各个冷速下的贝氏体的转变温度2#钢都比1#钢有所降低。1.4.2现场试验的设计将冷轧态的钢板取样制成连退热模拟试样,如图2所示。利用热模拟试验机对合金钢试样进行模拟退火实验,并设定不同的加热温度、保温时间及冷却冷速,然后进行单向拉伸试验,进行参数优化设计正交试验,最后选择强塑性指标最好的试样的工艺参数进行现场试验。经过正交模拟试验,最终制定的两种合金钢的连续退火方案为:1#钢加热速度为8℃/s,两相区退火温度830℃、两相区保温时间60s,一冷段冷速为15℃/s、冷却至700℃,二冷段冷速为35℃/s、时效温度400℃、时效时间160s,最后以20℃/s速度冷至室温;2#钢加热速度为8℃/s、两相区退火温度830℃、两相区保温时间40s,一冷段冷速为15℃/s、冷却至700℃,二冷段冷速为30℃/s、时效温度400℃、时效时间240s,最后以20℃/s速度冷至室温。2结果与分析2.1力学能力在室温下,依据国家标准GB/T228.1—20102.2冷杉钢和冷杉钢冷杉组2.2.1金相组织和均匀性图3为1#和2#钢热轧状态下沿轧制方向的金相组织。从金相组织上看,两种钢的组织都是由铁素体和珠光体构成。所不同的是,1#钢组织相对比较粗大,组织均匀性较差;2#钢的组织比较细小,均匀性也相对较好。2.2.2化学试剂及其应用采用传统的硝酸酒精侵蚀液,只能通过“黑白衬度”来显示微观组织形貌特征,难以区别TRIP钢中的铁素体和残余奥氏体。而彩色金相采用形膜的方法,利用薄膜干涉消光效应,造成“衍射衬度”来识别显微组织结构。金属表面所形成透明薄膜的光学性质及其厚度对其干涉色的产生起着决定性作用,在TRIP钢彩色金相制作过程中,可通过改变腐蚀剂成分和腐蚀时间来控制所形成化学薄膜的光学性质及其厚度,从而使多相组织形成不同的干涉色,可区分铁素体、贝氏体及残余奥氏体,提高了多相显微组织显示的精确性和鉴别率。配制侵蚀液所用到的化学试剂有苦味酸、偏重亚硫酸钠、水和洗涤剂。先取1g苦味酸(干燥)溶入20~50mL的酒精里,再取1g偏重亚硫酸钠溶入40~85mL水中,然后将二者1:1混合,再加入少许洗涤剂,或在侵蚀前在试样表面均匀地涂上一层洗涤剂。侵蚀时,用棉球沾取试剂在试样表面擦拭,直至棉球与试样的接触面变红棕色为止,然后利用ZEISS光学显微镜进行组织观察。两种合金成分的TRIP钢的彩色金相组织如图4所示。白色的为残余奥氏体晶粒,晶粒尺寸较大的基体组织为铁素体,其余的(呈棕紫色)为贝氏体颗粒。可以看到,1#和2#的组织均由铁素体、贝氏体和残余奥氏体组成。从图4还可以看出,2#钢的残余奥氏体和贝氏体的晶粒数量较多,分布均匀,1#钢的贝氏体和残余奥氏体较少,分布不均匀。2.3退火织构设计使用XRD衍射仪,分别考察了这两种成分的TRIP钢的退火织构,如图5所示。可以发现,两种成分的织构情况非常相似,主要组分包括:{332}纤维织构,{110}<001>组分和{112}<110>组分。3元素添加对trip钢板性能的影响比较1#和2#钢的CCT曲线(如图1所示),2#钢中珠光体出现的时间比1#钢要晚。这主要是因为Cr元素的作用,Cr元素的添加可以推迟珠光体、贝氏体转变对比这两种成分的TRIP钢的退火织构(如图5所示)可以发现,它们的织构情况非常相似,主要组分包括:{332}纤维织构,{110}<001>组分和{112}<110>组分,即这两种钢的成形性能相近。结合前面论述的两种的钢的力学性能结果,可以看出,Cr元素在提高钢板强度增加延伸率的同时,并没有损害钢板的成形性能。4cr元素含量对模拟钢板力学性能的影响通过对两种合金成分的TRIP钢的热模拟试验、热轧、冷轧及后续的显微分析,可以得到以下结论:(1)Cr元素可以稳定低温奥氏体,降低贝氏体形成温度,使贝氏体的孕育期延长,增加最终组织中的贝氏体及残余奥氏体体积分数;(2)Cr元素的添加还增强了试验